MESIN THERMOFORMING UNTUK CETAKAN COKELAT (Studi Kasus di Wong Art Semarang)
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana Teknik Industri
Oleh : BAYU PURWA NUGRAHA 04 06 04117
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2009
HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir Berjudul MESIN THERMOFORMING UNTUK CETAKAN COKELAT Disusun Oleh: Bayu Purwa Nugraha (04 06 04117) Dinyatakan telah memenuhi syarat Pada Tanggal: November 2009 Pembimbing I
Pembimbing II
(Theodorus B. Hanandoko, ST.,MT.)
(Baju Bawono, ST.,MT.)
Tim Penguji: Penguji I
(Theodorus B. Hanandoko, ST.,MT.)
Penguji II
(P. Wisnu Anggoro, ST., MT.)
Penguji III
(A. Tonny Yuniarto, ST., M.Eng.)
Yogyakarta, November 2009 Universitas Atma Jaya Yogyakarta Fakultas Teknologi Industri Dekan
(Paulus Mudjihartono, ST., MT.)
ii
iii
Special for my Savior; Jesus Christ and Saint Mary Special for my lovely family; My Father, My Mother n My Little Sister
iv
...dan bergembiralah karena TUHAN; maka Ia akan memberikan kepadamu apa yang diinginkan hatimu. (Mazmur 37:4)
Let love and faithfulness never leave you; bind them around your neck, write them on the tablet of your heart. (PROVERBS 3:3)
What happen today is a preparation for next day. (Mopvril)
Life is riding bicycle, to keep your balance you must keep moving. (Albert Einstein) The only man who never makes mistakes is the man who never does anything. Don’t be afraid of mistakes, as long as you don’t repeat the same mistakes. (Roosevelt) If you’ll never try. You’ll never know (Coldplay)
Whatever people say what I am, that’s what I’m not (Artic Monkey)
Always standing up when standing up is not easy (Mopvril) v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Kasih karena atas karunia dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi dengan judul “Mesin Thermoforming Untuk Cetakan Cokelat”, ditulis untuk memenuhi persyaratan kelulusan pada Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknologi Industri Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari pihak lain, skripsi ini tak akan dapat terselesaikan. Oleh karena
itu,
pada
kesempatan
ini
penulis
ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1.
Bapak Paulus Mudjihartono, ST., MT., selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Atma Jaya Yogyakarta.
2.
Parama
Kartika
Dewa,
ST.,
MT.,
selaku
Kepala
Program Studi Teknik Industri Universitas Atma Jaya Yogyakarta. 3.
Bapak
Theodorus
B.
Hanandoko,
ST.,
MT.,
selaku
selaku
Dosen
Dosen Pembimbing I. 4.
Bapak
Baju
Bawono,
ST.,
MT.,
Pembimbing II. 5.
Bapak P. Wisnu Anggoro, ST., MT., selaku Kepala Laboratorium Industri telah
Proses
Universitas
memberi
ide,
Produksi Atma
Fakultas
Jaya
pikiran,
dan
Teknologi
Yogyakarta masukan
yang dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6.
Bapak A. Tonny Yuniarto, ST., M.Eng., yang telah memmberi
ide,
pikiran,
dan
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
vi
masukan
dalam
7.
Mas
Budi,
Produksi Atma
selaku
Fakultas
Jaya
Laboran Teknologi
Yogyakarta
Laboratorium Industri
yang
telah
Proses
Universitas
memberi
ide,
pikiran dan masukan. 8.
Para Dosen Penguji yang telah meluangkan waktunya untuk membaca dan menguji Tugas Akhir ini.
9.
Bapak Azhari sekeluarga dan seluruh Crew Bengkel “Hari Mukti”, yang telah membantu proses pembuatan mesin thermoforming.
10. Papa dan Mama di rumah, terima kasih atas dukungan yang
tak
ternilai,
doa,
perhatian,
nasehat
dan
kasih sayangnya. 11. Pandu, Jimmy, Dicky, Ifet, Kristi, Aristo, Wida, Sammy dan Nuno yang sudah membantu dan menemani lembur di Laboratorim Proses Produksi. 12. Christian
‘mesum’
yang
telah
menyediakan
tempat
untuk membuat cokelat. 13. Tim
ADTC dan
Tim
Pameran
Jogja
Fair 2009
(Buat
Sendiri Cokelat-mu), ayo kita buka bisnis cokelat! 14. Seluruh
teman
angkatan
2004,
akhirnya
saya
bisa
menyusul kalian. 15. Teman-teman Tjembre Club, terima kasih atas bantuan dan dukungannya. Kebersamaan bersama kalian adalah kenangan terindah dalam masa kuliah di FTI-UAJY. 16. Teman-teman Asrama SMU Santo Mikael. Dari masuk SMA sampai lulus kuliah dan seterusnya kalian adalah teman-teman
terbaik,
terima
kasih
atas
semua
kebersamaan yang telah kita lalui, suka dan duka semuanya akan selalu saya ingat.
vii
17. Teman-teman dukungan
Coklat
dan
Cafeshop,
bantuannya.
terima
Bekerja
kasih
bersama
atas kalian
adalah hal yang sangat menyenangkan. 18. Para penghuni kontrakan Pugeran (Roni, Mbah, Mpok, Mpik,
Agil),
terima
kasih
atas
tumpangan
tempat
tinggalnya dan bantuannya. 19. Serta semua pihak yang telah membantu tetapi tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis
menyadari
masih
banyak
saran
dan
kekurangan
kritik
yang
bahwa dan
penulisan
skripsi
kesalahannya,
membangun
dari
untuk
ini itu
rekan-rekan
pembaca sekalian sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi semuanya.
Yogyakarta, November 2009
Penulis
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.....................................
i
HALAMAN PENGESAHAN................................
ii
HALAMAN PERSEMBAHAN...............................
iii
KATA PENGANTAR....................................
vi
DAFTAR ISI........................................
ix
DAFTAR TABEL......................................
xii
DAFTAR GAMBAR.....................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN...................................
xv
INTISARI..........................................
xvi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang........................
1
1.2.
Perumusan Masalah.....................
2
1.3.
Tujuan Penelitian.....................
2
1.4.
Batasan Masalah.......................
3
1.5.
Metodologi Penelitian.................
3
1.6.
Sistematika penulisan.................
6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Penelitian Terdahulu..................
7
2.2.
Penelitian Sekarang...................
8
BAB 3 LANDASAN TEORI 3.1.
Thermoforming.........................
11
3.2.
Cacat Thermoforming...................
17
3.3.
Karakteristik Plastik.................
17
3.4.
Karakteristik Cokelat.................
26
3.5.
Metode Perancangan....................
27
3.6.
Diagram Panah.........................
38
ix
3.7.
Komponen Listrik......................
38
3.8.
Rumus Perhitungan.....................
45
3.9.
Bahan Material........................
48
3.10. Biaya Permesinan......................
51
BAB 4 DATA 4.1.
Data
Percobaan
Cetakan
Cokelat
Menggunakan Silicone Rubber............
52
4.2.
Standar Temperatur Thermoforming.......
53
4.3.
Harga Material dan Operator............
53
4.4.
Master Model...........................
56
4.5.
Data Brainstorming.....................
58
BAB 5 PEMBAHASAN 5.1.
Analisis Perancangan..................
61
5.2.
Proses Pembuatan Mesin Thermoforming..
78
5.3.
Analisis
Percobaan
Master
Model
Menggunakan
Chocolate
Rinz Mesin
Thermoforming......................... 5.4.
88
Analisis Waktu Produksi Pada Percobaan
Master Model Rinz Chocolate Menggunakan Mesin Thermoforming....................
106
5.5.
Data Spesifikasi Mesin Thermoforming...
108
5.6
Analisis Biaya Permesinan Thermoforming
109
5.7.
Analisis
Biaya
Produksi
Cetakan
Rinz
Chocolate..............................
x
109
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN 6.1.
Kesimpulan.............................
120
6.2.
Saran..................................
122
DAFTAR PUSTAKA....................................
123
LAMPIRAN..........................................
126
xi
DAFTAR TABEL
1.
Tabel 2.1.
Perbandingan Peneliti Terdahulu dan
Sekarang............................ 10 2.
Tabel 3.1.
Faktor-Faktor
Koreksi
Transmisi
Daya................................ 47 3.
Tabel 4.1.
Data Percobaan Silicone Rubber...... 52
4.
Tabel 4.2.
Standar Temperatur Thermoforming.... 53
5
Tabel 4.3.
Standar Biaya Operator dan Machining 53
6.
Tabel 4.4.
Data Harga Plastik PVC Food Grade... 54
7.
Tabel 4.5.
Data Harga Material................. 54
8.
Tabel 4.6.
Data Harga Komponen Mesin........... 55
9.
Tabel 4.7.
Hasil Sesi Brainstorming............ 58
10
Tabel 4.8.
Hasil Responden Ranking............. 60
11. Tabel 5.1.
Setting
Requirement
Mesin
Thermoforming....................... 64 12. Tabel 5.2.
Morphological
Chart
Mesin
Thermoforming....................... 65 13. Tabel 5.3.
Morphological
Chart
Mesin
Thermoforming....................... 70 14. Tabel 5.4.
Weighted
Objectives
Mesin
Thermoforming...................... 15. Tabel 5.5.
Alternatif
Perancangan
72
Mesin
Thermoforming....................... 73 16. Tabel 5.6.
Weighted Objectives Evaluation untuk Mesin Thermoforming................. 77
17. Tabel 5.7.
Uji
Performansi
plastik
PVC
Ketebalan 0,1 mm.................... 89 18. Tabel 5.8.
Uji
Performansi
plastik
PVC
Ketebalan 0,2 mm.................... 92
xii
19. Tabel 5.9.
Uji
Performansi
plastik
PVC
Ketebalan 0,3 mm.................... 95 20. Tabel 5.10.
Uji
Performansi
plastik
PVC
Ketebalan 0,4 mm.................... 98 21. Tabel 5.11.
Uji
Performansi
plastik
PVC
Ketebalan 0,5 mm.................... 101 22. Tabel 5.12.
Hasil Lama Pemanasan Terbaik Plastik
PVC................................. 104 23. Tabel 5.13.
Perbandingan
Cokelat
Dari
Master
Model Gypstone Dengan Master Model Ebalta.............................. 105 24. Tabel 5.14.
Waktu
Produksi
Cetakan
Rinz
Chocolate........................... 107 25. Tabel 5.15.
Data Spesifikasi Mesin Thermoforming 108
26. Tabel 5.16.
Komponen
Biaya
Permesinan
Thermoforming....................... 109 27. Tabel 5.17.
Perhitungan Biaya Pembuatan 7 Buah Master Model Gypstone............... 110
28. Tabel 5.18.
Perhitungan Biaya Penggandaan Master
Model Gypstone...................... 112 29. Tabel 5.19.
Perhitungan Biaya Pembuatan 7 Buah
Master Model Gypstone............... 116 30. Tabel 5.20.
Harga
Cetakan
Rinz
Chocolate
per
lembar.............................. 118 120
31. Tabel 6.1.
Spesifikasi Mesin Thermoforming....
32. Tabel 6.2.
Sampel Produk Jadi..................... 121
33. Tabel 6.3.
Waktu Produksi dan Harga Cetakan Per Lembar Berdasarkan Jumlah Pemesanan. 122
xiii
DAFTAR GAMBAR
1.
Gambar 1.1.
Flow Chart Metode Penelitian........
2.
Gambar 3.1.
Pressure Thermoforming.............. 12
3.
Gambar 3.2.
Vacuum
Thermoforming
Cara
4
Pertama
(Negative Mold)..................... 13 4.
Gambar 3.3.
Vacuum
Thermoforming
Cara
Pertama
(Positive Mold)..................... 14 5.
Gambar 3.4.
Vacuum Thermoforming Cara Kedua..... 15
6.
Gambar 3.5.
Mechanical Thermoforming............ 16
7.
Gambar 3.6.
Cara Gabungan....................... 16
8.
Gambar 3.7.
Contoh Diagram Panah................ 38
9.
Gambar 3.8.
Metal-Sheathed Tubular Element...... 39
10. Gambar 3.9.
Elemen Pemanas...................... 39
11. Gambar 3.10. Pompa Vakum......................... 40 12. Gambar 3.11. Bourdon Tube........................ 44 13. Gambar 4.1.
Master Model Rinz Chocolate (Ebalta) 56
14. Gambar 4.2.
Hasil
Penggandaan
Master
Model
Menggunakan Bahan Gypstone.......... 57 15. Gambar 5.1.
Objective Tree Mesin Thermoforming.. 62
16. Gambar 5.2.
Function Analysis (Black Box) dari Mesin Thermoforming................
17. Gambar 5.3.
63
Function Analysis (Transparant Box) dari Mesin Thermoforming............ 63
18. Gambar 5.4.
Master Model Rinz Chocolate......... 88
19. Gambar 5.5.
Diagram Panah Proses Thermoforming.. 106
xiv
xv
DAFTAR LAMPIRAN
1.
Lampiran 1
: Instruksi Manual
2.
Lampiran 2
: Tabel Ukuran Standar Ulir Kasar
3.
Lampiran 3
: Tabel Ukuran Standar Ulir Kasar
4.
Lampiran 4
: Tabel Tekanan Permukaan Yang Diijinkan Pada Ulir
5.
Lampiran 5
: Tabel Pelepasan Faktor L
6.
Lampiran 6
: Tabel Sifat Mekanis Baja Sekrup
7.
Lampiran 7
: Tabel Batas Tekanan Dudukan Dari Bahan
8.
Lampiran 8
: Tabel Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin
9.
Lampiran 9
: Gambar Rancangan Mesin Thermoforming 2 Dimensi
10. Lampiran 10 : Gambar
Rancangan Mesin Thermoforming 3
Dimensi
1
INTISARI
Wong Art merupakan produsen cokelat yang memerlukan media cetakan dalam proses pembuatannya. Selama ini Wong Art menggunakan cetakan yang dibuat dari silicone rubber. Namun cetakan cokelat yang menggunakan silicone rubber menghadapi berbagai kendala dan tidak memberikan hasil yang maksimal (cokelat tidak mengkilap, sering muncul cacat berupa bubbles dan harga cetakan yang terlalu mahal). Pasa saat Jogja Fair 2008, Wong Art memberikan rekomendasi kepada UAJY untuk mengembangkan teknologi cetakan cokelat berbahan baku plastik dengan memanfaatkan kapabilitas ArtCAM. Teknologi ini menuntut adanya mesin thermoforming dimana UAJY belum memilikinya. Prinsip dasar proses thermoforming ini adalah dengan pemanasan bahan baku berupa lembaran plastik, dibentuk dengan master model dengan menggunakan sistem vakum atau udara bertekanan. Perancangan mesin thermoforming dilakukan dengan menggunakan metode rasional. Metode rasional ini digunakan untuk mengidentifikasi sasaran perancangan , menetapkan spesifikasi yang baik untuk perancangan dan melakukan pemilihan alternatif material berdasarkan tujuan perancangan. Hasil akhir dari penelitian ini berupa mesin thermoforming yang memiliki daya 2232 watt dengan dimensi 535 mm x 450 mm x 920 mm. Mesin thermoforming ini dapat membuat cetakan cokelat yang lebih bagus daripada cetakan silicone rubber. Cetakan cokelat hasil thermoforming dapat menghasilkan produk jadi cokelat yang mengkilap dan tidak ada bubbles. Biaya produksi untuk satu lembar cetakan plastik adalah Rp 462.403,52, lebih murah daripada biaya produksi cetakan silicone rubber sebesar Rp 1.526.750,00
xvi
